嫦娥工程-中国的绕月探测工程
中国空间技术研究院 月球探测卫星工程论证组
1 我国开展月球探测的意义
在辽阔的夜空中，人类肉眼所能看到的最亮的天体就是月球。月球到底是什么样子？月球上有没有生命在活动？月球开发对人类有哪些益处？。
月球是距离地球最近的天体，是地球唯一的天然卫星。随着近代科学技术进步和航天活动的发展，月球成为了人类开展空间探测的首选目标。自第一颗人造地球卫星上天以来，到70年代中期，美国、前苏联共发射了86颗无人月球探测器和9艘载人月球飞船，先后共有12名宇航员登上了月球，共运送回近380公斤的月球土壤和岩石标本。1969年首次登上月球表面的美国宇航员阿姆斯特朗曾经自豪地说：“这对我只是一小步，对人类却是一大步！”。载人登月的成功，在人类航天史上写下了光辉的一页。
美、苏通过探测，对月球的地形地貌、物理特性和化学组成、月球环境等掌握了丰富的资料，获得了大量科学信息，深化了人类对月球的认识，同时带动和促进了一系列科学技术的进步和发展。在月球探测的技术基础上，先后实现了对金星、火星、水星、土星、木星、天王星、海王星及其它彗星、小行星的探测，使人类对宇宙及太阳系的产生与发展演化过程有了更深刻的认识，对我们所生存的地球有了更多的了解。在一段相当沉寂的时间后,20世纪90年代,各国又掀起了以开发和利用月球能源、资源为主要目的的新一轮探月高潮。美国在1994年发射了 "克莱门汀"1号月球探测器，1998年发射了"月球勘探者"探测器。欧空局提出了月球基地计划, 将于2003年9月底发射月球探测器SMART-1，主要试验利用先进的技术来实现探测月球,包括等离子推进、激光及Ka波段通信、自主导航技术等。日本在1990年发射了"飞天"月球探测器，成为第三个开展探月活动的国家，目前正在研制"月神"月球探测器。印度计划在2007年前后发射自己的第一个月球探测器。
1994年在瑞士举行的讨论征服月球问题的会议上，欧洲、美国、俄罗斯、日本等科学家们议定了新的人类月球探测计划：发射月球卫星、月球探测器或机器人，进行月壤和环境分析研究，对月球资源进行开发，并建立第一个永久性月球基地。新一轮月球探测热潮的来临表明了进一步开发利用月球资源、能源和特殊环境，为人类社会可持续发展服务的重要性。
我国是联合国1984年通过的《指导各国在月球和其他天体上活动的协定》的签约国，协定中规定了月球及其自然资源是人类共同财产，任何国家、团体和个人不得据为己有。但“早开发、早受益”，仍然是不可改变的客观事实。我国作为一个世界大国和主要航天国家，在技术水平上具备了开展月球探测的基本条件，理应在这一领域占有一席之地。我国政府在2000年发表的《航天白皮书》中已明确将空间探测列入21世纪初发展目标，并提出了“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。我国在发展人造地球卫星和载人航天之后，适时开展以月球探测为主的深空探测是航天活动的必然选择，也是我国航天事业持续发展，有所作为、有所创新的重大举措。
目前，我国在月球探测工程方面仍是一个空白，但已经具备了开展月球探测的基本条件和能力，尽快启动月球探测工程的时机和条件已经成熟。我国开展月球探测工程的根本目的是：掌握月球探测技术，开展月球科学探测和应用研究，参与月球资源的开发利用，维护我国的月球权益，为我国和人类社会可持续发展做出应有贡献。开展月球探测具有重要意义。主要体现在以下几个方面：
（1）对提高综合国力，增强民族凝聚力具有重大作用
月球探测是一个国家综合国力和科学技术水平的重要体现。我国自1970年4月24日成功地发射第一颗人造地球卫星以来，运载火箭、应用卫星和载人飞船技术有了飞速的发展。开展月球探测将填补深空探测领域的空白，并为未来的进一步的行星际探测活动打下坚实的技术基础。对提高我国的国际威望、增强民族凝聚力具有重要的意义与作用。
（2）树立我国航天活动的又一里程碑
成功地实施月球探测将是继发射人造地球卫星和突破载人航天技术之后，中国航天活动的第三个里程碑。我国根据国情，将发射人造地球卫星特别是应用卫星放在航天活动的首位，成果斐然；随着载人航天工程的实施，载人航天技术也将取得突破。目前唯有深空探测尚未开展，而月球探测是深空探测的首选目标。值此国际上重返月球计划刚刚起步阶段，正是我国加速开展月球探测，迎头赶上，使我国的月球探测尽快跨入国际先进行列的大好时机。
（3）有利于在外空事务和未来开发月球中维护国家权益
在世界主要航天国家和组织加紧实施月球探测计划之际，如何保证履行《月球条约》规定的权利、义务已成为世界各国十分关注的问题。推行实力政策、先登月先得益，仍然是难以改变的客观事实。我国是联合国外空委员会的成员国，开展月球探测，并取得一定成果，才具有履行《月球条约》和分享开发月球权益的实力，维护我国的合法权益。
（4）促进我国高技术的全面发展
月球探测是航天活动的重要组成部分，也是众多高技术的高度综合。开展月球探测将带动和促进航天技术和其它高技术的发展，如运载火箭技术、深空测控技术、新能源技术、光电子技术、机器人、人工智能、遥科学、新材料技术等，这些高技术的进步将会在国民经济和国防建设等方面得到推广和应用，产生显著的社会经济效益。
（5）促进我国基础科学的创新和发展
月球是研究天体物理学、空间物理学、生命科学与材料科学的理想场所。开展月球探测将大大促进空间天文、空间物理、空间生命科学、对地观测科学和空间材料科学等的创新和发展，这些学科的研究又将带动更多的基础学科门类的共同发展。
（6）参与开发利用月球资源，促进人类社会的可持续发展
月球上特有的矿产和能源，是对地球资源的重要补充和储备，月球资源的开发利用将对人类社会的可持续发展产生深远影响。月壤中的氦-3资源是人类未来可长期使用的清洁、高效、安全而廉价的新型核聚变燃料。月海玄武岩蕴藏着大量高品位的钛铁矿，将是可开采的重要矿产，是在月球上获取金属材料、氧气和水的主要原料。月球其它矿产资源如钾、铀、钍、稀土元素（REE）、磷和铁等，是地球资源的重要补充。我国开展月球探测工程，为将来参与月球资源的开发利用，促进人类社会的可持续发展，做出中国应有的贡献。
（7）推进我国航天领域的国际合作
开展月球探测工程与发展人造地球卫星和载人航天相比，具有很强的科学性、探索性和开放性，更适合开展国际交流与合作。我国积极探索月球探测国际合作的各种形式和有效途径，以此为突破口，使我国空间科学、航天技术和空间应用更加开放，以促进我国航天活动各领域的国际交流与合作。
2 我国月球探测工程的发展战略
人类对月球的探测，是在技术可实现的基础上，循序渐进逐步深入进行的。美国和苏联早期月球探测的步骤可归纳如下。
苏联的月球探测步骤为：
（1）表面硬着陆：直接击中月球，在接近过程中发回图象并试验月表的坚实程度，为软着陆做准备。主要探测器为“月球-2”探测器(1959.9)。
(2) 在月球近旁飞越：沿抛物线或双曲线轨道从月球近旁飞过，对月球摄象，获取地形地貌信息，并探测近月空间环境。主要探测器为“月球-3”探测器（1959.10），它使人类第一次看到了月球背面的图像；
(3) 表面软着陆：从近月轨道进行制动，利用反推火箭减速，最后平稳降落在月球表面。主要任务是实验月表的承受能力，拍摄高分辨率照片，并进行月震、月壤成分、月球磁场等测定。主要为“月球-9”（Луна-9）探测器(1966.01 )、“月球-13”（Луна-13）探测器(1966.12)等；
(4) 月球卫星：环绕月球运行，对月照像和遥感，探测近月空间环境等。主要为“月球-10”（Луна-10）探测器(1966.01 )、“月球-11”（Луна-11）探测器(1966.08 )、“月球-12”（Луна-12）探测器(1966.10 )、“月球-14”（Луна-14）探测器(1968.04 )等；
(5)飞越月球并返回：沿大椭圆轨道绕月飞行后重入地球大气层返回。主要目的是实验从月球到地球的返回技术，为载人登月进行技术试验。主要探测器为“探测-5、6、7、8”（Зонд-5、6、7、8）系列探测器（1968.9，1968.10, 1969.9, 1970.10）等；
（6）月表取样返回：探测器在月表着陆后，自动提取月壤样品，并运回地球，以用于进一步的分析和研究。主要为“月球-16”（Луна-16）探测器(1970.09 )、“月球-20”（Луна-20）探测器(1972.2 )、“月球-24”（Луна-24）探测器(1976.8 )等;
(7) 月表自动巡游探测：探测器在月表软着陆后释放月球车，月球车在月表行走，对着陆附近区域进行摄象、月壤分析等探测工作。主要为“月球-17”（Луна-17）探测器(1970.11 )带有月球车－1、“月球-21”（Луна-21）探测器(1973.01 )带有月球车－2。
美国的月球探测可分为以下几大阶段：
（1） 在月球近旁飞越：主要探测器为“先驱者”（Pioneer）系列探测器（1958.08-1960.12）；
（2） 表面硬着陆：主要探测器为“徘徊者”（Ranger）系列探测器；(1961.08-1965.3)；
（3） 表面软着陆：主要为“勘查者”（Surveyor）系列(1966.5-1968.1)，共实施了7次，成功5次；
（4） 月球卫星：对月照相，为载人登月选址。主要为“月球轨道器”（Lunar Orbiter）系列(1966.8-1967.8)；
（5） 载人轨道器实验和载人登月：先用无人飞船实验返回技术，然后实施载人登月。主要为APOLLO飞船系列(1968.12-1972.12)，其中3次为载人但不在月表着陆，7次载人着陆中6次成功，共有12名宇航员登上了月球；
（6）月球卫星(1994,1998)：90年代的克莱门汀和月球勘探者月球卫星，对月球的资源和能源进行更详细的探查，曾探测到月球的南极有水冰存在。
可以看出，尽管美苏的探月步骤有一些差别，但基本是按照技术实现的难易程度和逐步深入对月球的探测来分步实现的。我国的月球探测活动，是在基本掌握了地球轨道航天器研制、发射和运行控制技术的基础上实施的，比美苏早期探月具备了更坚实的技术基础。借鉴国外的经验，考虑我国的国情和技术水平，我国月球探测工程将分三个步骤进行：
第一阶段（2002～2005年或稍后） 绕月探测
研制和发射第一个月球探测器--月球探测卫星，主要用于对有开发利用前景的月球能源与资源的分布与规律进行全球性、整体性与综合性的探测，并对月球表面的环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。实施第一阶段发展计划，即我国绕月探测工程。
第二阶段（2005～2010年或稍后） 月球软着陆探测与月面巡视勘察
研制和发射月球软着陆器及月面巡视车、自动机器人。试验月球软着陆技术，探测着陆区岩石的化学与矿物成份，测定着陆点的热流、岩石剩磁，月表的环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为月球基地的选址提供月面环境、地形、月岩的化学与物理性质等数据。实施第二阶段发展规划，即我国月球探测二期工程。
第三阶段（2010～2020年或稍后） 月面巡视勘察与取样返回
发展新型月球巡视车，对着陆区进行月面巡视勘察。2015年或稍后，发展小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器臂等。在月面巡视分析取样基础上，采集关键性样品返回地面。同时，对着陆地区进行考察，深化对地－月系统（尤其对月球）的起源与演化的认识。实施第三阶段发展规划，即我国月球探测三期工程。
3 绕月探测工程的任务目标
经过我国科学家多年论证，我国绕月探测工程的科学目标可概括为：（1）获取月球表面三维影像；（2）分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点;（3） 探测月壤厚度和氦3资源量;（4） 探测地月空间环境。
为实现绕月探测，需攻克诸多技术上的难点，这是对我国航天工程技术发展的又一次挑战。因此，开展绕月探测，主要工程目标可概括为：
（1） 突破月球探测的关键技术。主要包括研究地－月飞行技术，验证航天器飞出地球并进入其它天体引力场的轨道设计与GNC系统技术；实施远距离测控和通信，为深空测控与通信打下技术基础；研究月球飞行的热环境条件，验证航天器的热设计，探索深空探测器的热控解决途径等；
（2） 初步建立我国的月球探测工程大系统。包括运载火箭、卫星、发射场、地面测控系统和地面应用系统，根据月球探测的特点进行相应的整合与适应性修改，初步建立适应未来深空探测发展的工程大系统；
（3） 验证各项关键技术，获取月球探测的宝贵工程实践经验，为未来深空探测积累技术基础；
（4） 初步建立我国月球探测技术研制体系，培养相应的人才队伍，推动月球探测及深空探测活动的进一步开展。
4 绕月探测的技术难点及关键
月球是地球的天然卫星。月球围绕地球沿近圆轨道运行，它绕地球公转的周期和其自转周期相同，均为27.3天，平均月－地距离约为38万公里。月球平均半径为 1738公里，其体积只有地球的四十八分之一，面积与亚洲面积差不多，质量约为地球的八十一分之一，密度为地球的五分之三。月球是一个毫无生机的世界，表面几乎没有大气和磁场，其表面昼夜温度从摄氏零上130度到零下170度变化。月球本身不发光，我们看到的月光是它所反射的太阳光。月球表面的重力加速度只有地球表面的六分之一。
我国目前实施的航天活动，全部是在地球引力场作用下的环绕地球运动的航天器，实现对地遥感、通信、数据传输、载人飞行等任务。目前我国航天器所到达的距地球最远距离约4万公里。通过几十年的航天实践，对地球轨道航天器的规律及地球空间环境有了较充分的了解和研究。而要实现月球探测，则必须使航天器飞出地球引力场，进入到38万公里远的空间。由于月球以及月球与地球、太阳的相对关系具有其固有的特点，因此，月球探测卫星与一般的地球卫星有很大的不同。研制月球探测卫星的主要技术难点和关键主要表现在以下几方面。
4.1 轨道设计
轨道设计与控制是实现月球探测卫星绕月飞行的基本保证。必须正确认识月球卫星轨道设计的客观规律，寻找合理的工程实施途径。
（1）为实现卫星绕月飞行，卫星必须脱离地球引力场，进入月球引力场。卫星脱离地球引力飞向月球的过程是沿着一条精心设计的地－月转移轨道飞行的，这条轨道设计的理论基础是三体问题，不同于以往地球卫星的二体问题。
（2）月球的自转周期与绕地球公转的周期相同，月球卫星相邻两条轨道的轨迹间距很小，这对遥感的覆盖十分有利，只要遥感器的覆盖宽度合适，经过28天后就可以对全月面实现覆盖；
（3）月球的赤道面与太阳视运动的黄道面基本重合，因此倾角为90度的极月轨道的轨道面与黄道面基本垂直。由于卫星轨道面在惯性空间基本没有摄动，阳光对轨道面的照射方向在一年内将变化360度，这对电源和热控的设计都将产生不利的影响；
（4）由于月球引力场的异常复杂性，使月球卫星的轨道极不稳定，具体的表现是近月点的高度会有较大的变化，轨道越低这种变化越显著，甚至会坠入月面，轨道高度保持的任务十分艰巨，这也是目前国际上在寻找和研究冻结轨道的动因。
由于上述特点，月球探测卫星的轨道设计需解决下列一些关键问题：
（1） 地月转移轨道的分析求解。地月转移轨道是整个轨道的关键部分，分析求解地月转移轨道，不仅在设计标称轨道而且在实时轨道修正时也是必须的。在整个飞行过程上需要多次根据变化了的月球位置重新找出一条新的地月转移轨道；
（2） 中途修正的数学模型、方法和软件。这必须是工程实用的，因为很大部分的工作是在卫星上完成的；
（3） 利用调相轨道扩大发射窗口的研究，包括增加可发射的日期和在发射当日发射窗口的扩大；
（4） 月球卫星轨道的长期性状研究；
（5） 月球卫星轨道捕获、调整以及长期运行过程中的轨道调整的控制策略和具体的方法；
（6） 基于对科学目标和具体要求的深入了解，对月球卫星轨道进行优化设计；
（7） 有限推力与脉冲推力之间的偏差分析，在此基础上研究优化的轨道调整策略；
（8） 用于实时跟踪测轨的精确的数学模型和软件。用于地球同步高度以下的地球卫星的跟踪测轨软件我国是成熟的，但是超过这个高度，特别是地月转移轨道段的飞行器的跟踪测轨模型和软件我国还没有，需重新研制；
（9） 月球卫星的跟踪测轨方法、模型和软件也需重新研制；
（10） 月球卫星轨道的测轨预报的精度分析，其中主要的月球引力场的模型误差的影响。
4.2 测控和数据传输
月球探测卫星的测控和数据传输系统要完成卫星的遥测、遥控、测距、测速和测角以及探测数据的传输等任务，以保证地面可以监视星上设备的工作状态，测量卫星的飞行轨道，对卫星发出指令，操控卫星实现预定的任务目标，并把科学探测获得的结果发送回地面，用于进一步的解译和分析。
地球与月球间距离达38万多公里，是以往地球卫星的10倍以上，测控信号的空间衰减明显增大。同时为实现卫星绕月飞行，需经历复杂的轨道转移过程，这个过程中的测控任务对星上和地面测控系统提出了更高要求。因此需研究我国现有的测控体系的适应性以及与天文测量系统联合使用的可行性，提高信号增益和信噪比，并保证一定的测控精度和数据传输量要求。
在我国现有的地面测控网和应用地面站的支持下，测控数传分系统可以完成主动段、停泊轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段4个过程的测控任务，以及环月轨道段的科学数据传输任务。根据国内现有测控网的星地接口指标，要求卫星S频段测控天线应具有较高的全向天线增益，其全向增益应大于-5dBi。根据应用地面站的星地接口指标，要求卫星采用高增益两自由度定向天线，定向天线的机构和控制技术是测控数传分系统的关键技术。
4.3 制导、导航与控制
月球探测卫星从环绕地球飞行到准确进入环绕月球的飞行轨道，需经历多次复杂的轨道和姿态机动，信息传输时延大，要求控制精度高、实时性强。在环月运行期间还要保证卫星以一定的姿态飞行。因此，对月球探测卫星的制导、导航和控制系统的功能、性能和可靠性提出了很高的要求。
（1） 卫星在绕月飞行期间，要求天线对地定向以传递探测信息，光学有效载荷对月定向进行探测、太阳阵对太阳定向以保证能源供应。这是一个复杂的三体定向问题，对敏感器和机构及其控制都提出了更高要求。
（2） 月球周围没有稳定的二氧化碳圈，因此无法用传统的红外敏感器来实现对月球的姿态确定。需采用其它手段，如星敏感器加陀螺再加上轨道外推的方法，或研制新型的月球紫外敏感器。
因此，GNC系统需解决的主要关键技术为GNC系统的设计和对月定向姿态确定。
（1） 月球探测卫星GNC系统设计
月球探测卫星的导航、导引和控制是我国航天控制的新领域。除上面两项关键技术外，还有如下新的问题需要着重研究和精心设计：
①近地点变轨技术；②奔月转移段的轨道和姿态控制；③近月点捕获制动技术；④两自由度天线指向控制技术。在现有成熟技术和预研成果的基础上，这些问题都是可以解决的。
（2） 对月姿态确定
在环月轨道正常运行期间，对月面观测任务要求卫星对月定向，+Z轴指向月心。姿态控制的反馈量是卫星实际姿态相对于轨道参考系的姿态误差角，对于姿态误差必须进行实时测量和计算。对月定向姿态确定可能采用的方案有两个，都需要进行技术攻关。
a. 星敏感器+陀螺+轨道外推
用星敏感器和陀螺测量星体相对于惯性空间的姿态。为了获得相对于当地轨道坐标系的姿态，必须在星上进行实时轨道外推，获得轨道坐标系与惯性坐标系的关系。因此，地面测控系统轨道测定精度和星上轨道外推都需要达到较高精度，要求星上实时轨道外推的总位置误差小于3km。
轨道外推误差包括：
* 地面测控系统的定轨误差在星上轨道外推时的误差传播。据专家分析，我国地面测控系统统一S波段三个地面站加甚长基线干涉仪（2个角度），初步估算定轨外推24h的位置预报精度（不含模型误差）可优于180m。
* 轨道外推动力学模型的误差。美国克莱门汀卫星要求轨道确定的18小时位置预报精度为36km，使用16(16阶月球重力场模型。月球勘探者使用改进的75(75阶模型后24小时位置预报精度280m，据分析其残余误差仍然主要由模型误差引起。对于较粗糙的模型，位置误差在km量级。
* 星上计算机的外推模型近似的误差。即使掌握了足够精确的模型，阶数很高的模型仍难于在星上计算机中实现，限制了星上实时位置预报精度。
此方法的基本方案已经过飞行验证，但由于月球引力场不同于地球，为了达到星上实时外推精度的要求，需进行技术攻关：
* 轨道外推动力学模型研究。
* 星上实时轨道外推算法的设计。
b.紫外敏感器+陀螺
由于月球没有象地球一样的红外辐射，普通卫星用的红外地球敏感器无法用于月球卫星的姿态测量，而紫外敏感器则可以直接测量卫星的对月姿态。
紫外三轴姿态敏感器是一种工作在紫外光频段使用CCD器件的成象敏感器。它可以敏感来自太阳、地球、月球和恒星的紫外光辐射，通过对其CCD图象进行处理从而获得各种天体中心及边缘方向的信息。它可以集太阳敏感器、地球或月球敏感器、星敏感器等姿态测量功能于一身，用一个敏感器就可以完成三轴姿态的确定。
利用紫外敏感器在紫外频段中观测月球的某些特征来定出月心方向，从而直接得到卫星对月心的滚动、俯仰信息，并通过同时观测月球附近的恒星来确定卫星的偏航姿态。
经过多年研究，突破了蓝宝石球透镜加工渡膜、敏感器一体化结构设计、ICCD器件研制、电子线路小型化和高密度设计以及天体紫外特性研究等关键技术。在大面积组合视场光学系统设计和自主姿态确定算法方面已取得很大进展，积累了经验，并配备了专用设备。
目前在数据处理算法、高速大容量数据处理电路设计、敏感器标定等方面正在进一步攻关。
4.4 热控技术
月球探测卫星在地－月转移轨道及环月轨道运行期间，要经历复杂的热环境。保证星上所有设备在正常的工作温度范围是热控系统必须完成的任务。
由于月球没有大气层，因此月表昼夜温度可从零上130度到零下160度变化，其反照、红外辐射随时间变化较大。同时卫星在绕月运行期间，与太阳的相对位置呈0-360度变化，因此热控的外部环境更加复杂多变，给星上热控系统的设计增加了很多难度。热控系统需分析研究整个飞行过程中的外热流环境，采用被动为主、主动为辅的方式，充分利用现有成熟技术设备，适当采用百叶窗、相变材料等先进技术。
5 绕月探测卫星初步构形
我国的月球探测卫星将以东方红三号卫星平台为基础，充分继承尖兵三号、资源等卫星的现有成熟技术和产品，并进行适应性改造。由于月球以及月球科学探测任务的特点，月球卫星相比于一般的人造地球卫星在轨道、测控、制导导航与控制系统、热控分系统等方面都有自己的独特之处。预计卫星总重2350公斤，本体尺寸2000(1720(2200毫米，采用三轴稳定姿态控制，对月定向工作。卫星在轨运行寿命大于1年。
卫星将携带CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度计、(/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器七类探测仪器完成科学探测目标任务。
6 绕月探测卫星飞行程序
实现卫星飞出地球引力场到围绕月球运动，可有多种轨道转移方式。经过多年研究，确定了我国月球探测卫星的飞行程序大致分为四个阶段：①超GTO和中间轨道阶段。从星箭分离起，至第三次近地点变轨结束止。②地月转移阶段。从第三次近地点变轨关机起，到卫星临近近月点。③环月轨道捕获阶段。第一次制动点火至进入环月工作轨道。④环月轨道阶段。进行探测活动并回传数据。
受导航敏感器、导航算法、定位精度以及试验验证等相关技术的制约，目前国内的卫星自主导航技术还处在预研阶段。因此，月球卫星在设计上不能进行自主导航，在卫星姿态捕获月球前也不能进行自主测距。参考国外发展月球卫星的经验，以及我国卫星测控系统的能力，月球捕获等变轨关键点由地面测控系统确定。
图16给出了月球探测卫星飞行程序简图。可以看出，卫星在和运载火箭分离后，将先在围绕地球的轨道上运行3-4圈，逐步加速，最后到达地－月转移轨道的入口速度，卫星沿大椭圆轨道飞向月球。在地－月转移轨道，为保证卫星正确进入月球附近预定的位置，需进行2-3次轨道中途修正。在月球附近，为实现卫星环绕月球运动，需对卫星进行减速。通过三次近月点制动，逐步降低轨道的近月点，最终实现距月面200km的工作轨道，开始进行科学探测活动。
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